Capítulo 2   modelos de redes
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Capítulo 2 modelos de redes

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Capítulo 2   modelos de redes Capítulo 2 modelos de redes Presentation Transcript

  • 2.1 Capítulo 2 Modelo de Redes Prof. Rodrigo Ronner rodrigoronner@gmail.com rodrigoronner.blogspot.com Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
  • 2.2 Modelos de Rede  Rede de Computadores: Uma rede de computadores é um conjunto de dois ou mais dispositivos (também chamados de nós) que usam um conjunto de regras (protocolo) em comum para compartilhar recursos (hardware, troca de mensagens) entre si, através de uma rede.  Rede é uma combinação de hardware e software que envia dados de uma localidade a outra.  O hardware consiste no equipamento físico que transporta sinais de um ponto ao outro da rede.  O software consiste em conjunto de instruções que tornam possível os serviços que esperamos de uma rede.
  • 2.3 2-1 Tarefas Distribuídas em Camadas Usamos o conceito de camadas em nossa vida diária. Como exemplo, vamos considerar dois amigos que se comunicam através de correio postal. O processo de enviar uma carta a um amigo seria complexo se não houvesse serviços disponíveis a partir da estação de correios. Emissor, Receptor, and Transportador Hierarquia Topics discussed in this section:
  • 2.4 Figure 2.1 Tasks involved in sending a letter
  • 2.5 2-1 Hieraquia  Existem três atividades distintas no lado do remetente e outras três atividades no lado do destinatário.  A Tarefa de transportar a carta do remetente para destinatário é realizada pelo transportador.  Algo que não é óbvio à primeira vista é que as tarefas devem ser realizadas na sequência correta pela hieraquia.  No lado do remetente, a carta deve ser escrita e colocada em uma caixa de correio antes de ser coletada pelo transportador e entregue a agência dos correios.  No lado do destinatário, a carta deve ser colocada na caixa postal dos destinatário antes de poder ser pega e lida por este.
  • 2.6 2-1 Hieraquia Serviços:  O Modelo em camada que dominou a literatura sobre comunicações de dados, e rede antes da década de 1990 foi o modelo OSI (Open Systems Interconnection).  Todo mundo acreditava que o modelo OSI se tornaria o padrão final para comunicação de dados.  O conjunto de protocolo TCP/IP acabou se tornando a arquitetura comercial predomiannte.
  • 2.7 2-2 O Modelo OSI Fundada em 1947, a International Standards Organization (ISO) é um orgão que se dedica ao estabelecimento de acordos mundiais sobre padrões internacionais, e conta com a participação de várias nações. Um padrão ISO, que abrange todos os aspectos da rede de comunicações é o modelo Open Systems Interconnection (OSI). Foi introduzido pela primeira vez no final de 1970. Arquitura em Camadas Processos Peer-to-Peer Encapsulamento Topics discussed in this section:
  • 2.8 2-2 O Modelo OSI  O Modelo OSI é composto por sete camadas;  Ao desenvolver o modelo, os projetistas dissecaram o processo de transmissão de dados em seus elementos mais fundamentais.  Eles identificaram quais funções de rede tinham usos relacionados e reuniram essas informações em grupos discretos, que se tornaram as camadas do modelo.  Cada camada define uma familia de funções distintas daquelas realizadas nas demais camadas.  O fato mais importante é que o modelo OSI permite a interoperabilidade completa entre sistemas outrora incompatíveis.
  • 2.9 Figure 2.2 Seven layers of the OSI model
  • 2.10 2-2 Processos Peer-to-peer  Na camada física, a comunicação é direta, o dispositivo A envia um fluxo de bits ao dispositivo B (através de nós intermediários).  Nas camadas mais altas, entretanto, a comunicação deve mover-se pelas camadas do dispositivo A, em seguida ao dispositivo B e então retornar através das camadas.  Cada camada no dispositivo emissor acrescenta suas próprias informações à menssagem que ela recebe da camada superior e passa o pacote inteiro à camada imediatamente inferior.  Na camada 1, o pacote inteiro é convertido para forma que possa ser transmitido ao dispositivo receptor.  Na máquina receptora, a mensagem é aberta, camada por camada, com cada processo recebendo e retirando os dados a ele destinados.
  • 2.11 2-2 Interface entre Camadas  A passagem, de cima para baixo, de dados e informações de rede pelas camadas do dispositivo emissor e depois de volta através das camadas do dispositivo receptor é possível graças a uma interface entre cada par de camadas adjacentes.  Cada interface define as informações e serviços que uma camada deve fornecer para camada superior.  Desde que uma camada forneça os serviços esperados para a camada superior, a implementação específica de suas funções pode ser modificada ou substituída, sem exigir mudanças nas camadas adjacentes.
  • 2.12 Figure 2.3 The interaction between layers in the OSI model
  • 2.13 2-2 Organização das Camadas As camadas podem ser imaginadas como pertecentes a três subgrupos:  As Camadas 1, 2 e 3 – Física, enlace e Rede – São camadas de suporte à rede; elas lidam com os aspectos físicos da movimentação de dados de um dispositivo para outro.  As Camadas 5, 6 e 7 – Sessão, Apresentação e Aplicação – podem ser imaginadas como as camadas de suporte ao usuário; elas possibilitam a interoperabilidade entre sistemas de software.  A Camada 4, camada de transporte, conecta os dois subgrupos e garante que o consigam utilizar.  As camadas superiores são quase sempre implementadas via software; as camadas inferiores são uma combinação de hardware e software, execeto pela camada física que é praticamente hardware.
  • 2.14 Figure 2.4 An exchange using the OSI model
  • 2.15 2-2 Encapsusamento  A figura 2.3 revela outro aspecto da comunicação de dados no modelo OSI: o encapsulamento.  Um pacote (cabeçalho e dados) na camada 7 é encapsulado em um pacote na camda 6.  O Pacote inteiro na camada 6 é encapsulado em um pacote na camada 5 e assim por diante.  Em outras palavras, a parte de dados de um pacote no nível N-1 transporta o pacote inteiro (dados e cabeçalho e quem sabe trailer).
  • 2.17 2-3 Camadas do Modelo OSI Descreveremos as funções de cada camada do modelo OSI Camada Física Camada de Enlace de dados Camada de Rede Camada de Transporte Camada de Sessão Camada de Apresentação Camada de Aplicação Topics discussed in this section:
  • 2.18 2-3 Camada Física  A camada física coordena as funções necessárias para transportar um fluxo de bits através de um meio físico.  Ela trata das especificações mecânicas e elétricas da interface e do meio de transmissão.  Ela também define procedimentos e funções que os dispositivos físicos e interfaces têm de executar para que a transmissão seja possível.
  • 2.19 Figure 2.5 Physical layer
  • 2.20 A camada física e responsável pela movimentação de bits individuais de um Hop para o seguinte. Note
  • 2.21 2-3 Camada Física Funções Caracteristicas físicas das interfaces e do meio de transmissão: Define as caracteristicas da interface entre os dispositivo e o meio de transmissão. Representação de bits: Os dados na camada física são formados por um fluxo de bits (sequência de 0s ou 1s) sem nenhuma interpretação, para serem transmitidos os bits devem ser codificados em sinais o elétricos ou ópticos. Taxa de Dados: o número de bits enviados a cada segundo – também é definido na camada física. Sincronização de bits: o emissor e o receptor não apenas têm de usar a mesma taxa de transmissão de bits como também devem estar sincronizados em nível de bit.
  • 2.22 2-3 Camada de Enlace  Transforma a camada física, de um meio de transmissão bruto, em um link confiável.  Ela faz que a camada física pareça livre de erros para a camada superior (camada de rede).
  • 2.23 Figure 2.6 Data link layer
  • 2.24 A camada de enlace é responsável pela Transferência de frames de um hop para o seguinte, Note
  • 2.25 2-3 Camada de Enlace Funções Empacotamento: divide o fluxo de bits recebidos da camada de rede em unidades de dados gerenciáveis denominamos frames. Endereçamento Físico: Se os frames forem distribuídos em sistemas diferentes na rede, a camada de enlace de dados acrescenta um cabeçalho ao frame para definir o emissor e/ou receptor Controle de Fluxo: Se a velocidade na qual os dados são recebidos pelo receptor for menor que a velocidade na qual os dados são transmitidos pelo emissor, a camada de enlace de dados impõe um mecanismo de controle de fluxo. Controle de erros: acrescenta confiabilidade a camada física adicionando mecanismos para detectar e retransmitir frames danificados, perdidos ou duplicados. Normalmente, o controle de erros é obtido por meio de um trailer acrescentado ao final do quadro. Controle de Acesso: Quando dois os mais dispositivos estiverem conectados ao mesmo link são necessários protocolos da camada de enlace de dados para determinar qual dispositivo assumirá o controle do link em dado instante.
  • 2.26 Figure 2.7 Hop-to-hop delivery
  • 2.27 2-3 Camada de Rede  É responsável pela entrega de um pacote desde sua origem até o seu destino, provavelmente através de várias redes(links).  Embora a camada de enlace coordene a entrega do pacote entre dois sistemas na mesma rede(links), a camada de rede garante que cada pacote seja transmitido de seu ponto de origem até seu destino final.
  • 2.28 Figure 2.8 Network layer
  • 2.29 A camada de rede é responsável pela entrega de pacotes Individuais desde o host de origem até o host de destino. Note
  • 2.30 2-3 Camada de Rede Funções Endereçamento Lógico: O endereçamento física trata do problema de endereçemento localmente. Se um pacote ultrapassar os limites da rede precisaremos de um outro sistema de endereçamento. Roteamento: Quando redes ou links independentes estiverem conectados para criar internetworks (rede de redes) ou uma grande rede, os dispositivos de conexão (chamados roteadores ou comutadores) encaminham ou comutam os pacotes para seus destinos finais.
  • 2.31 Figure 2.9 Source-to-destination delivery
  • 2.32 2-3 Camada de Transporte  É responsável pela entrega processo a processo de toda a mensagem.  Embora a camada de rede coordene a entrega origem ao destino dos pacotes individuais, ela não reconhece qualquer relação entre os processos.
  • 2.33 A camada de transporte é responsável pela Entrega de uma mensagem, de um processo a outro. Note
  • 2.34 Figure 2.10 Transport layer
  • 2.35 2-3 Camada de Transporte Endereçamento do ponto de acesso ao serviço: Normalmente os computadores executam vários processos ao mesmo tempo. Por essa razão, a entrega origem-ao- destino significa a entrega não apenas de um computador ao outro, mas também de um processo em execução em um computador a outro processo em outro computador (Endereçamento de Porta). Segmentação e Remontagem: Uma mensagem e dividida em segmentos transmissíveis, com cada segmento contendo um número de sequência. Controle de conexão: A camada de transporte pode ser orientada a conão como não. Controle de Fluxo: Assim como camada de enlace, a camada de transporte é responsável pelo controle de fluxo. Entretando, o controle de fluxo nessa camada é realizada de uma extremedida à outra e não apenas em um único link. Controle de erros: Assim como camada de enlace, a camada de transporte é responsável pelo controle de erros. Entretando, o controle de erros nessa camada é realizada processo- a-processo e não apenas em único link. Normalmente, essa correção é conseguida por meio de retransmissão.
  • 2.36 Figure 2.11 Reliable process-to-process delivery of a message
  • 2.37 2-3 Camada de Sessão  Os serviços providos pelas três primeiras camadas, não são suficientes para alguns processos.  A camda de sessão é o controlador de diálogo da rede. Ela estabelece, mantém e sincroniza a interação entre sistemas que se comunicam entre si.
  • 2.38 A camada se ssão é responsável pelo controle de diálogo e sincronização. Note
  • 2.39 2-3 Camada de Sessão  Controle de diálogo: possibilita a dois sistemas estabelecerem um diálogo. Ela permite que a comunicão entre dois processos ocorra em modo half- duplex ou full-duplex.  Sincronização: permite que dois processos adicione pontos de verificação ou ponto de sincronização, a um fluxo de dados.
  • 2.40 Figure 2.12 Session layer
  • 2.41 2-3 Camada de Apresentação  É responsável pela sintaxe e semântica das informações trocadas entre dois sistemas.
  • 2.42 A camada de apresentação é responsável pela tradução, compressão e criptografia. Note
  • 2.43 2-3 Camada de Apresentação  Tradução: normalmente, processos (programas em execução) em dois sistemas em geral trocam informações na forma de números e assim por diante, as informações têm de ser convertidas em fluxo de bits antes de serem transmitidas.  Criptografia: significa que o emissor converter as informações originais em um outro formato e envia a mensagem resultante pela rede. A descriptografia reverte o processo original convertendo a mensagem de volta ao seu formato original.  Compressão: reduz o número de bits contidos nas informações.
  • 2.44 Figure 2.13 Presentation layer
  • 2.45 2-3 Camada de Aplicação  Habilita o usuário, seja ele humano ou software, a acessar a rede.  Ela fornece interface com o usuário e suporte a serviços, como e-mail, acesso e transferência de arquivos remotos, gerenciamento de banco de dados compartilhados e outros tipos de serviços de informação distribuídas.
  • 2.46 Figure 2.14 Application layer
  • 2.47 A camada de Aplicação é responsável por prover serviços ao usuário. Note
  • 2.48 2-3 Camada de Aplicação  Terminal Virtual: um terminal de rede virtual é uma versão em software de um terminal físico (real) e que permite ao usuário fazer o logon em um host remoto.  Transferência, acesso e gerenciamento de arquivos: essa aplicação permite a um usuário acessar arquivos em um host remoto (fazer alterações ou ler dados), recuperar arquivos de um computador remoto para uso em um computador local.  Serviços de correio eletrônico: Essa aplicação fornece a base para o encaminhamento e armazenamento de e-mails.  Serviços de diretório: Essa aplicação fornece fontes de bancos de dados distribuídos e acesso a informações globais sobre vários itens e serviços.
  • 2.49 Figure 2.15 Resumo das camadas
  • 2.50 2-4 TCP/IP PROTOCOL SUITE As camadas do conjunto de protocolos TCP / IP não corresponder exatamente aos do modelo OSI. O TCP original / conjunto de protocolos IP foi definido como tendo quatro camadas: host-a-rede, internet, transporte e aplicação. No entanto, quando o TCP / IP é comparado a OSI, podemos dizer que o conjunto de protocolos TCP / IP é feita de cinco camadas: física, enlace de dados, rede, transporte e aplicação. Física e Enlace de Dados Camada de Rede Camada de Transporte Camada de Aplicação Temas discutidos nesta seção:
  • 2.51 Figure 2.16 TCP/IP and OSI model
  • TCP/IP: Camada de Física e de Enlace Camada Física e de Enlace Nas camadas física e de enlace, o TCP/IP não define nenhum protocolo específico. Ele suporta todos os protocolos-padrão e proprietários. Uma rede em uma internetworking TCP/IP pode ser uma rede local (LAN) ou uma rede de ampla abrangência (WAN)
  • TCP/IP: Camada de Rede Camada Rede Na camada de Rede (ou, mais precisamente, a camada de ligação entre redes), o TCP/IP suporta o Internetworking Protocol (IP). Este, por sua vez, usa quatro protocolos auxiliares de suporte: ARP, RARP, ICMP e IGMP.
  • TCP/IP: Camada de Rede Internetworking Protocol (IP) O Internetworking Protocol (IP) é um mecanismo de transmissão usada pelos protocolos TCP/IP trata-se de um protocolo sem conexão e não confiável – um serviço de entrega do tipo best-effort, significa dizer que o IP não dispõe de nenhuma verificação ou correção de erros. O IP assume a falta de confiabilidade das camadas inferiores e afaz o melhor possível para transmitir uma mensagem até o seu destino, sem, contudo, nenhuma garantia de que conseguirá fazê-lo.
  • TCP/IP: Camada de Rede Address Resolucion Protocol É usado para associar um endereço lógico a um endereço físico. Em uma rede física, típica como uma LAN, cada dispositivo em um link é identificado por um endereço físico gravado no adaptador de rede (NIC). O ARP é usado para descobrir o endereço físico do nó quando o endereço internet for conhecido.
  • Ethernet MAC 00 0D 0A 4A E2 2B IP 172.16.1.1 MAC 00 0D 0A 4F 77 82 IP 172.16.4.1 ARP - ADDRESS RESOLUTION PROTOCOL
  • TCP/IP: Camada de Rede Reverse Address Resolution Protocol (RARP) Permite que um host descubra seu endereço internet quando conhece apenas seu endereço físico. É utilizado quando um computador é conectado a uma rede pela primeira vez ou quando um computador um computador sem disco é ligado.
  • TCP/IP: Camada de Rede Internet Control Message Protocol (ICMP) É um mecanismo usado por hosts e gateway para enviar notificações de problemas ocorridos com datagramas de volta ao emissor. O ICMP envia mensagens de consulta e de notificação de erros.
  • TCP/IP: Camada de Rede Internet Group Message Protocol (IGMP) É usado para facilitar a transmissão simultânea de uma mensagem a um grupo de destinatários.
  • TCP/IP: Camada de Transporte • Tradicionalmente, a camada de transporte era representada no TCP/IP por dois protocolos: O TCP e o UDP. IP é um protocolo host-to-host, significando que ele é capaz de transmitir um pacote de um dispositivo físico a outro. • O UDP e o TCP são protocolos do nível de transporte responsáveis pela entrega de uma mensagem de um processo (programa em execução) a outro processo. • Um protocolo de camada de transporte, o SCTP, foi concebido para atender às necessidades de algumas aplicações mais recentes.
  • TCP/IP: Camada de Transporte Transmission Control Protocol (TCP) • Fornece serviços mais complexos de camada de transporte para aplicações. • O TCP é um protocolo de transporte de fluxo confiável. O termo fluxo confiável significa orientado a conexão. • No lado do emissor de cada transmissão, o TCP divide o fluxo de dados em unidades menores denominados segmentos. • Cada segmento inclui um número sequencial utilizado para a reordenação após a recepção, juntamente com número de confirmação dos segmentos recebidos. • Os segmentos são transportados pela internet dentro de datagramas IP. • No Lado do receptor, o TCP coleta cada datagrama da forma como ele chega e reordena a transmissão baseada nos números de sequência.
  • TCP/IP: Camada de Transporte User Datagrama Protocol (UDP) É um protocolo mais simples dos dois protocolos de transporte do padrão TCP/IP. É um protocolo processo a processo que adiciona em seu cabeçalho apenas endereços de portas de origem e destino, controle de erros (checksum) e informações do comprimento de campo de dados provenientes das camadas superiores.
  • TCP/IP: Camada de Transporte Stream Control Transmission Protocol (SCTP) • Provê suporte para as aplicações mais recentes, como voz sobre IP. • Trata-se de um protocolo de camada de transporte que combina o que há de melhor no UDP e TCP.
  • 2.68 2-5 Endereçamento São usados quatro níveis de endereços em uma internet que emprega os protocolos TCP/IP: endereço físico (links), endereço lógico (IP), endereços de portas e endereços específícos. Endereços Físico Endereço Lógico Endereço de Porta Endereço Específico Temas discutidos nesta seção:
  • 2.69 Figure 2.17 Endereços no TCP/IP
  • 2.70 Figure 2.18 Relação entre as camadas e os endereços no TCP/IP
  • Endereços Físicos • É o endereço de um nó conforme definido por sua LAN ou WAN. • Ele está incluso no frame (quadro) usado pela camada de enlace, trata-se do endereço de nível mais baixo.
  • 2.72 Como veremos no capítulo 13, a maioria das redes locais usa um 48-bit de endereço (6 bytes) física escrito como 12 dígitos hexadecimais, cada byte (2 dígitos hexadecimais) é separado por dois pontos, como mostrado abaixo: Example 2.2 07:01:02:01:2C:4B A 6-byte (12 hexadecimal digits) physical address.
  • 2.73 Na Figura 2.19 um nó com endereço físico 10 envia um quadro para um nó com endereço físico 87. Os dois nós são ligados por um link (bus topologia LAN). Como mostra a figura, o computador com endereço físico 10 é o remetente, e um computador com endereço físico 87 é o receptor. Example 2.1
  • 2.74 Figure 2.19 Physical addresses
  • Endereços Lógicos • Os endereços lógicos são necessários para que as comunicações universais sejam independentes das redes físicas subjacentes. • Os endereços físicos não são adequados em um ambiente de internetwork no qual redes diferentes podem ter formatos de endereço diferente. • É necessário um sistema de endereçamento universal no qual cada host possa ser identificado de forma única e exclusiva, independente da rede física subjacente. • Um endereço lógico na internet é, atualmente, um endereço de 32 bits capaz de definir de forma única e exclusiva um host conectado à internet.
  • 2.76 Figura 2.20 mostra uma parte de uma internet com dois roteadores que conectam LANs três. Cada dispositivo (computador ou roteador) tem um par de endereços (lógicos e físicos) para cada conexão. Neste caso, cada computador está ligado a apenas um link e, portanto, tem apenas um par de endereços. Cada roteador, no entanto, está ligado a três redes (apenas dois são mostrados na figura). Assim, cada roteador tem três pares de endereços, um para cada conexão. Exemplo 2.3
  • 2.77 Figure 2.20 Endereços IP
  • 2.78 Figura 2.21 mostra dois computadores se comunicam via Internet. O computador de envio é de três processos em execução neste momento com porta de endereços a, b​​, e c. O computador receptor está executando dois processos neste momento com endereços de porta j e k. Um processo no computador que envia as necessidades para se comunicar com o processo j no computador receptor. Observe que, embora endereços físicos para mudar de hop hop, endereços lógicos e portas permanecem os mesmos da origem ao destino. Exemplo 2.4
  • 2.79 Os endereços físicos mudará de hop a hop, mas os endereços lógicos geralmente permanecem os mesmos. Note
  • Endereços de Portas • O endereço físico e o endereço IP são necessários para que um conjunto de dados trafegue de um host origem até o destino. Entretanto, a chegada no host de destino não é o objetivo final das comunicações de dados na internet. • O objetivo principal da internet é de um processo se comunicar com outro.
  • 2.81 Figure 2.21 Endereços de Portas
  • 8 3 The TCP/IP Protocol Suite In Action